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Die vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende Sprühvorrichtung zum Einsatz in großen gerührten Behältern.
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In zahlreichen Prozessen in gerührten Behältern werden große Mengen an Gas in die gerührte Flüssigkeit eingespeist oder entstehen in dieser. Beispiele sind Luft-Oxidationsreaktoren für Massenchemikalien, Oxidationsreaktoren zur Erzlaugung oder sogenannte Entspannungskristallisatoren, in denen durch eine starke Druckabsenkung große Mengen an Lösungsmitteldämpfen freigesetzt werden. In allen Fällen treten große Gasmengen durch die Flüssigkeitsoberfläche in den Kopfraum des Reaktors aus und werden von dort aus dem Behälter abgezogen. Das austretende Gas reißt Flüssigkeitstropfen mit gelösten Bestandteilen oder Feststoffteilchen mit, die an die Behälterwand und den -deckel spritzen können, wo sie abgelagert werden. Durch Austrocknen wachsen nach und nach große Schichten an Feststoffen an, die viele Tonnen schwer werden können und dann abfallen. Dabei können sie Störungen im Prozessablauf und Schäden an den Rührwerken hervorrufen. Außerdem können sich unter den Anbackungen Korrosionsnester ausbilden, die zu Schäden in der Behälterwandung führen können.
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Um dieses Anwachsen von Feststoffen im Gasraum zu verhindern, sollen Wände und Deckel permanent mit einer reinen Flüssigkeit besprüht werden. Dabei ist ein gleichmäßiger, die Wände vollständig benetzender Flüssigkeitsfilm aufzubauen.
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Sprühdüsen, wie sie für die CIP-Reinigung von Behältern in der Pharma-, Lebensmittel- oder kosmetischen Industrie eingesetzt werden, kommen hier nicht in Frage. Einerseits sind die hier betrachteten Behälter dafür zu groß, andererseits sind derartige Düsen dem rauhen Dauerbetrieb in der Herstellung von Massenchemikalien oder im Bergbaubereich nicht gewachsen.
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Hingegen befestigt man auf der eigentlichen Rührwelle sogenannte Schleuderscheiben, auf die die Reinigungsflüssigkeit mit einem Rohr aufgegeben wird und die diese Flüssigkeit dann mittels der Fliehkraft an die Wand oder in den Deckelbereich schleudern.
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3 zeigt ein solches bekanntes Prinzip zum Besprühen von Wänden und Deckel mit Flüssigkeit. in einem Behälter 1 ist ein in einem unteren Bereich einer Rührwelle 2 angeordneter Rührer 3 vorgesehen. In diesem Bereich des Behälters 1 ist eine Gaseintrittsöffnung 4 vorgesehen, durch welche Gas in die gerührte Flüssigkeit eingespeist wird, mit welcher der Behälter 1 bis zu einem bestimmten Füllstand 20 gefüllt ist. Wie es eingangs bereits beschrieben ist, kann beim Rühren der Flüssigkeit auch Gas entstehen. Die beim Rühren von Flüssigkeit oder von Flüssigkeit mit Gas entstehenden großen Gasmengen treten durch die Flüssigkeitsoberfläche in Höhe des Füllstands 20 in den Kopfraum oder Gasraum 5 des Reaktors oder Behälters aus und werden von dort über eine Gasaustrittsöffnung 6 vom Behälter 1 nach außen abgegeben. Zum Reinigen der Wand und/oder des Deckels des Behälters 1 im Kopfraum 5 sind ein Spülflüssigkeitszufuhrrohr 7 am Kopfraum 5 und eine auf der Rührwelle 2 befestigte Sprühvorrichtung 8 in Form einer Schleuderscheibe vorgesehen. Die von dem Spülflüssigkeitszufuhrrohr 7 zugeführte Spülflüssigkeit trifft auf die mit der Rührwelle 2 rotierende Sprühvorrichtung 8 und wird von dort mittels Fliehkraft in Richtung zu den Wänden und dem Deckel des Kopfraums 5 oder Gasraums 5 des Behälters 1 verteilt, wie es in der 3 mit Pfeilen 9 angedeutet ist.
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In der Mehrzahl sind die Schleuderscheiben horizontal gelagerte kreisrunde Scheiben, auf deren Oberseite zur besseren Verteilung der Spülflüssigkeit vier bis acht vertikale Rippen befestigt sind, die in 3 mit 10 bezeichnet sind. In den 4a und 4b ist eine bekannte Ausführungsform einer rotierenden Sprühvorrichtung detaillierter gezeigt, wobei die 4a eine Seitenansicht einer an einer Rührwelle 2 befestigten rotierenden Sprühvorrichtung 8 in Form einer Schleuderscheibe mit Rippen 10 und ein zugehöriges Spülflüssigkeitszufuhrrohr 7 zeigt und die 4b eine Draufsicht auf die rotierenden Sprühvorrichtung 8 in Form einer Schleuderscheibe mit Rippen 10 und mit einem Pfeil 11 angedeuteten Drehrichtung zeigt.
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Nachteilig ist bei der in den 3, 4a und 4b dargestellten offenen Bauweise, dass ein Teil der aufgegebenen Spülflüssigkeit direkt über den Rand der Scheibe fließt, so dass eine vollständige Besprühung des inneren Umfangs des Behälters von 360° nicht mehr gegeben ist. Im nicht besprühten Bereich bauen sich unmittelbar wieder Feststoffablagerungen auf.
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Bei einer anderen bekannten Ausführungsform, die in den 5a und 5b in einer Seitenansicht bzw. Draufsicht gezeigt ist, ist die rotierende Sprühvorrichtung 8 in Form einer ”Tasse”, die wie die Tragscheibe bzw. Schleuderscheibe der in den 4a und 4b gezeigten Ausführungsform auf der Rührwelle 2 befestigt ist und in die die Spülflüssigkeit ebenfalls mittels eines Spülflüssigkeitszufuhrrohrs 7 aufgegeben wird. Wie es in der 5b deutlich gezeigt ist, in welcher eine Drehrichtung der ”Tasse” mit einem Pfeil 11 angedeutet ist, befinden sich im Tassenrand zwei Rohre 12, durch die ein Teil der Spülflüssigkeit zur Wand des Kopfraums 5 des Behälters versprüht wird.
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Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist, dass die Tassen gemäß heutiger Ausführung einen relativ flachen Rand aufweisen, was durch die beengten Platzverhältnisse im Kopfraum eines Reaktors vorgegeben ist. Aufgrund der wirkenden Fliehkräfte würde sich in der Tasse eine Trombe aufbauen, die die Höhe des Rands bei Weitem übersteigen würde. Daher fließt ein Großteil der Spülflüssigkeit über diesen Rand, wie es in der 5a durch einen Pfeil 13 gezeigt ist, wobei dieses Überströmen durch die Störwirkung des Flüssigkeitsstrahls aus dem Spülflüssigkeitszufuhrrohr 7 ungleichmäßig am Umfang erfolgt.
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Infolgedessen steht für die rotierenden Rohre 12 selbst nicht mehr ausreichend Spülflüssigkeit zur Verfügung und der Spüleffekt wird vermindert, so dass mit einer gewissen Zeitverzögerung ebenfalls Ablagerungen entstehen können.
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Ausgehend vom vorangehend beschriebenen Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, eine rotierende Sprühvorrichtung derart zu verbessern, dass ein besserer Spüleffekt erzielt wird als im Stand der Technik und ein Entstehen von Ablagerungen verhindert wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine rotierende Sprühvorrichtung gelöst, wie sie jeweils in den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 4 angegeben ist. Die abhängigen Patentansprüche 2, 3 und 5 bis 7 zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung.
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Es wird eine rotierende Sprühvorrichtung zum Reinigen von Wänden und eines Deckels eines Kopfraums eines großen gerührten Behälters zur Verfügung gestellt, wobei die rotierende Sprühvorrichtung in Form einer Tasse mit daran angebrachten Rohren ausgebildet ist, die auf einer Rührwelle im Kopfraum des Behälters befestigt ist und sich mit dieser dreht und in die mittels eines in den Kopfraum des Behälters in die Nähe der Rührwelle hinein geführten Spülflüssigkeitszufuhrrohrs Spülflüssigkeit zugeführt wird, so dass die zugeführte Spülflüssigkeit infolge von Fliehkräften aus der Tasse in der Umgebung der Rührwelle zumindest bis an die Wand und den Deckel des Behälters versprüht wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist insbesondere der Randbereich der Tasse mit einem kreisringförmigen Deckel bedeckt, dessen äußerer Rand bis zum äußeren Rand der Tasse reicht und der zwischen seinem inneren Rand und der Rührwelle ausreichend Platz zum Zuführen der Spülflüssigkeit mittels des Spülflüssigkeitszufuhrrohrs lässt.
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Die rotierende Sprühvorrichtung in Form einer Tasse mit Rohren ist demgemäß so modifiziert, dass ein Überlauf von Spülflüssigkeit über den Rand der Tasse behindert wird und die Spülflüssigkeit vollständig durch die rotierenden Rohre gezwungen wird. Der Überlauf von Spülflüssigkeit über den Rand der Tasse infolge der Fliehkräfte wird auch bei niedriger Bauhöhe der Tasse verhindert.
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Vorzugsweise ist der Deckel horizontal oder konisch nach oben geneigt ausgeführt.
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Die Mindestbreite des Deckels von seinem inneren Rand bis zu seinem äußeren Rand ergibt sich bevorzugt aus einer Form einer sich durch die auf die Spülflüssigkeit ausgeübte Fliehkraft ausbildenden Trombe.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Rand der Tasse gezackt ausgeführt.
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Dadurch wird erreicht, dass der unerwünschte Überlauf von Spülflüssigkeit zumindest gleichmäßiger erfolgt, so dass dieser Anteil an Sprühflüssigkeit mehr zu einer gleichmäßigen Besprühung der Wand beitragen kann. Hier wird zwar aufgrund der Trombenbildung ein Überlauf über den Tassenrand stattfinden. Der Zick-Zack-Rand führt aber zu einer gleichmäßigeren Verteilung über den Umfang, was bei geringeren Anforderungen noch genügend sein kann.
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Erfindungsgemäß sind insbesondere 2 bis 8, bevorzugt 3 oder 4, Rohre vorgesehen, wobei die Anzahl und der Innendurchmesser der Rohre in Abhängigkeit von der Menge an Spülflüssigkeit, den Abmessungen der Tasse bzw. der Platzverhältnisse im Reaktor bzw. Behälter, dem Durchmesser der Enden der Rohre und des Behälters und der Drehzahl der Rührwelle und damit der Fliehkraftverhältnisse gewählt ist.
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Die Rohre sind bevorzugt horizontal und radial angeordnet, können aber auch nach oben geneigt oder gekrümmt sein können Vorzugsweise sind die Rohre durch Rippen versteift, so dass bei unbeabsichtigten Schwankungen des Füllstandes und vollständigem Eintauchen der Sprühvorrichtung in die Prozessflüssigkeit keine Schäden durch Verbiegen der Rohre auftreten.
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Die angegebenen und weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden einem Fachmann auf dem Gebiet aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen klarer werden, die Merkmale der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen darstellen und wobei:
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1a eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen rotierenden Sprühvorrichtung zeigt;
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1b eine Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemäßen rotierenden Sprühvorrichtung zeigt;
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1c eine Draufsicht auf die rotierende Sprühvorrichtung der 1a oder 1b zeigt;
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2 eine Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemäßen rotierenden Sprühvorrichtung zeigt;
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3 ein bekanntes Prinzip zum Besprühen von Wänden und Deckel mit Flüssigkeit zeigt;
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4a eine Seitenansicht einer bekannten rotierenden Sprühvorrichtung zeigt;
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4b eine Draufsicht auf die rotierende Sprühvorrichtung der 4a zeigt;
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5a eine Seitenansicht einer weiteren bekannten rotierenden Sprühvorrichtung zeigt; und
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5b eine Draufsicht auf die rotierende Sprühvorrichtung der 5a zeigt.
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Die 1a und 1b zeigen jeweils in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen rotierenden Sprühvorrichtung 8 zum Reinigen von Wänden und eines Deckels eines in der 3 gezeigten Kopfraums 5 eines großen gerührten Behälters 1. Die rotierende Sprühvorrichtung 8 ist in Form einer Tasse mit daran angebrachten Rohren 12 ausgebildet. Die Tasse ist auf einer Rührwelle 2 im Kopfraum 5 des Behälters 1 befestigt und dreht sich mit dieser. Es ist ein Spülflüssigkeitszufuhrrohr 7 in den Kopfraum 5 des Behälters 1 in die Nähe der Rührwelle 2 hinein geführt, durch welches Spülflüssigkeitszufuhrrohr 7 Spülflüssigkeit zugeführt wird, so dass die zugeführte Spülflüssigkeit infolge von Fliehkräften aus der Tasse in der Umgebung der Rührwelle 2 zumindest bis an die Wand und den Deckel des Behälters 1 versprüht wird. Gemäß der in den 1a und 1b gezeigten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Randbereich der Tasse mit einem kreisringförmigen Deckel 14 bedeckt. Der äußere Rand des Deckels 14 reicht bis zum äußeren Rand der Tasse. Zwischen inneren Rand des Deckels und der Rührwelle 2 ist ausreichend Platz zum Zuführen der Spülflüssigkeit mittels des Spülflüssigkeitszufuhrrohrs 7 gelassen.
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Der Deckel 14 kann horizontal ausgeführt sein, wie es in der 1a gezeigt ist. Er kann aber auch konisch nach oben geneigt ausgeführt sein, wie es in der 1b gezeigt ist.
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In den 1a und 1b ist mittels einer gestrichelten Linie innerhalb der rotierenden Sprühvorrichtung in Form einer Tasse ein Verlauf einer sich durch die auf die Spülflüssigkeit ausgeübte Fliehkraft ausbildenden Trombe gezeigt, aus welcher sich bevorzugt die Mindestbreite des Deckels von seinem inneren Rand bis zu seinem äußeren Rand ergibt.
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Die 1c zeigt eine Draufsicht auf die rotierende Sprühvorrichtung der 1a und 1b, wobei mit einem Pfeil 11 eine Drehrichtung der rotierenden Sprühvorrichtung angedeutet ist.
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In der 1c sind 3 Rohre 12 vorgesehen. Es können aber auch mehr oder weniger Rohre vorgesehen sein. Insbesondere sind 2 bis 8, bevorzugt 3 oder 4, Rohre vorgesehen. Dabei wird die Anzahl und der Innendurchmesser der Rohre in Abhängigkeit von der Menge an Spülflüssigkeit, den Abmessungen der Tasse bzw. der Platzverhältnisse im Reaktor bzw. Behälter, dem Durchmesser der Enden der Rohre und des Behälters und der Drehzahl der Rührwelle und damit der Fliehkraftverhältnisse gewählt.
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Die Rohre 12 sind bevorzugt horizontal und radial angeordnet, können aber auch nach oben geneigt oder gekrümmt sein können. Die Rohre können auch durch Rippen versteift sein, so dass bei unbeabsichtigten Schwankungen des Füllstandes und vollständigem Eintauchen der Sprühvorrichtung in die Prozessflüssigkeit keine Schäden durch Verbiegen der Rohre auftreten.
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Die 2 zeigt in einer Seitenansicht eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen rotierenden Sprühvorrichtung 8 zum Reinigen von Wänden und eines Deckels eines in der 3 gezeigten Kopfraums 5 eines großen gerührten Behälters 1. Wie bei der rotierenden Sprühvorrichtung 8 der 1a bis 1c ist die rotierende Sprühvorrichtung 8 der 2 in Form einer Tasse ausgebildet. An der Tasse angebrachte Rohre sind nicht gezeigt, können aber wie bei der Sprühvorrichtung der 1a bis 1c vorgesehen sein. Die Tasse ist auf einer Rührwelle 2 im Kopfraum 5 des Behälters 1 befestigt und dreht sich mit dieser. Es ist ein Spülflüssigkeitszufuhrrohr 7 in den Kopfraum 5 des Behälters 1 in die Nähe der Rührwelle 2 hinein geführt, durch welches Spülflüssigkeitszufuhrrohr 7 Spülflüssigkeit zugeführt wird, so dass die zugeführte Spülflüssigkeit infolge von Fliehkräften aus der Tasse in der Umgebung der Rührwelle 2 zumindest bis an die Wand und den Deckel des Behälters 1 versprüht wird. Gemäß der in 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Rand der Tasse gezackt ausgeführt.
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Durch die gezackte Ausführung des Rands der Tasse wird ein gleichmäßigerer Überlauf von Spülflüssigkeit als im Stand der Technik erreicht. Damit kann dieser Anteil an Spülflüssigkeit mehr zu einer gleichmäßigen Besprühung der Wand beitragen. Aufgrund der Trombenbildung wird bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ein Überlauf über den Tassenrand stattfinden, aber der Zick-Zack-Rand führt zu einer gleichmäßigeren Verteilung über den Umfang, was bei geringeren Anforderungen noch genügend sein kann.
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Erfindungsgemäß wird somit erreicht, dass eine Wand und ein Deckel eines Kopfraums eines großen gerührten Behälters gleichmäßiger mit Spülflüssigkeit besprüht werden, so dass ein Entstehen von Ablagerungen an der Wand und dem Deckel verhindert wird.
